專利名稱：拉伸充填微孔膜及其制造方法
技術領域：
本發明涉及拉伸充填膜。更具體地說，本發明涉及改進的拉伸充填微孔膜。
背景技術：
當前存在有種種能用作粒狀物質、水與其他液體的阻擋層，但仍可使水蒸汽與空氣從中通過的織物。這種織物普遍稱作為“可透氣阻擋層”織物。可透氣阻擋層織物已用作戶外用織物、防水布、衣著、貼身產品、感染控制產品以及眾多的其他制品。此外，可透氣阻擋層織物通常最好是在不透氣阻擋層材料之上，這是因為可透氣阻擋層織物會使俘獲于此織物之下的水分作為水蒸汽形式逸出。這樣，采用了可透氣阻擋層的衣服穿起來普遍較為舒適，因為水蒸汽通過這種織物遷移出有助于減少和/或消除由于相對于皮膚俘獲了過多的水份而造成的不舒適。
雖然在先有技術中已知有多種可透氣阻擋層織物，但特別有用的可透氣阻擋層則包括拉伸充填微孔膜。這類膜通常充填以粒料，然后經壓實或拉伸而于膜上普遍形成細孔網絡。這種細孔網絡允許氣體和水蒸汽通過此膜，同時對液體或粒狀物質起到阻擋層作用。膜中填料的數量和尺寸以及拉伸度受到控制，用以形成這樣的微孔網絡，其尺寸和頻率能給織物以所需水平的透氣率。例如授予Sheth的美國專利No.4777073公開了一種可透氣的聚烯烴膜，它充填有按體積計約15-35％的碳酸鈣并被拉伸至其原始長度的約4倍。類似地，授于Tapp的美國專利No.5169712公開了一種定向的多孔膜，它包括乙烯-丙烯嵌段共聚物，以成核劑和碳酸鈣充填，可拉伸至其原有長度的約7倍，而形成可透氣的微孔膜。
雖然充填式微孔膜能提供具有良好阻擋性和透氣性的制品，但使這種膜能有效的商品化和實際應用則需要改進拉伸性、強度和提高其能夠經受缺陷的能力。在這一方面，拉伸或減薄充填式膜常使它們特別容易出現不均勻性，例如針孔、比膜厚大的膠滯體、粒子污染物和/或不均勻的聚合物分布。雖不會有損于膜的透氣性，但拉伸充填膜的阻擋層性質則有可能受到損害，這是由于這些不均勻性常會在膜中形成缺陷(即宏大的孔洞)或低強度區。這在要把此種膜用作對尿、血或其他體液以及與此有關的病菌的阻擋層時關系重大。此外，把充填式膜拉伸到所需程度雖然可用來使膜取向還使其微孔化，但卻使由此形式的透氣膜的強度和伸長率不利地減小了。考慮到這種膜的許多用途，特別是用作衣著或控制感染產品時，就極其希望有改進了耐用性的透氣阻擋層織物，這是由于強度較低的膜勢必較易撕裂且同時對于用在需要活動的場所會帶來較多的限制。
于是，需要有改進了的充填微孔膜，特別是那些改進了強度和拉伸特性的膜。另外還需要有在拉伸時減少了不均勻程度和/或更能容許這類不均勻性的充填式膜。此外，還需要有制造這種拉伸充填膜的方法，特別是制造使成品膜的物理特性得到了改進和/或減少了產生薄膜缺陷可能性的透氣膜的方法。
發明概述上述需要的實現和內行人士感到困惑的問題的解決是通過本發明的拉伸充填膜而獲得的，這種拉伸充填膜包括(i)約30-70％(重量)的熱塑性聚合物；(ii)約30-70％(重量)的平均粒度小于約10微米的填料粒、(iii)約100-1500ppm的單官能受阻酚，其中此拉伸充填膜是可透氣阻擋層。在另一方面，這種受阻酚最好包括生育酚例如2，5，7，8-四甲基-2-(4′，8′，12′-三甲基十三烷基)-6-苯并二氫吡喃。在最佳實施例中，單官能受阻酚例如α生育酚在此膜中的存在量可以為約100-600ppm。
在本發明的又一個方面，可透氣的拉伸減薄膜的阻擋層按照本發明可按下述步驟制成形成膜的擠壓材料，這種膜料包括約30-70％(重量)的熱塑聚合物、約30-70％(重量)的平均粒度小于約10微米的填料粒、以及約100-1000ppm的單官能受阻酚。然后由這種擠壓料形成膜，然后，至少在一個方向上充分地拉伸，以賦予此膜料可透氣性。這種膜最好按伸長率50-90％拉伸而裂隙形成WVTR超過約300克/米2/24小時(g/m2/24hr)的透氣膜。在又一個方面，這種膜可沿機器方向(MD)單軸向拉伸到足以使此拉伸充填膜具有的WVTR至少為1500g/m2/24hr的程度。
附圖簡要描述

圖1是本發明的拉伸充填膜/非織造物層壓件的橫剖圖。
定義這里所用的詞“非織造”織物或織品是指具有各個纖維或紗相互夾層組成但不像針織織物可識別形式的結構的織品。非織造物或織品可以由多種方法形成，例如熔噴法、紡粘法和粘合粗梳織物法。
這里所用的詞“紡粘纖維”是指定向聚合材料的小直徑纖維。紡粘纖維可以由噴絲板的許多細小的通常為圓形的毛細管將熔融熱塑材料擠壓成絲，然后對擠出絲快速減徑形成，例如可參看下述美國專利授予Appel等的No.43404563、授予Dorschner等的No.3692618、授予Matsuki等的No.3802817、授予Kinney的No.3338992與No.3341394、授予Hartmon的No.3502763、授予Dobo等的3542615、授予Pike等的No.5418045。紡粘纖維在其沉積于凝聚面上時一般無粘性而且是連續的。細纖維的紡粘織物例如可以由共同轉讓的美國專利申請No.08/756426中所述的可分纖維制成，這類織物同樣也屬于這里所說的紡粘纖維。
這里所用的詞“熔噴纖維”是指低取向聚合材料(相對紡粘纖維而言)的微纖維，而且這種微纖維可以通過將熔融熱塑性材料經由許多細小的通常為圓形的型模毛細孔擠壓成熔融的絲線或絲，進入會聚的高速的常常是熱的氣體例如空氣流中，該氣流將熔融的熱塑纖維擴散，以對其減徑，這主要是微纖維。然后可以用高速氣流將這種熔噴纖維載運并沉積到凝聚面上形成無規散布的熔噴纖維織物。上述方法公開了例如授予Butin等的美國專利No.3849241中，它的整個內容已綜合于此供參考。熔噴纖維是連續或不連續的微纖維，平均直徑一般小于10微米且在沉積于凝聚面上時一般是粘性的。
這里所用的詞“多層層壓件”指這樣的夾層件，其中一些層是紡粘的而一些層是熔噴的，例如紡粘/熔噴/紡粘(SMS)層壓件，其他的例如公開于下述美國專利中No.4041203(Brock等)、No.5169706(Collier等)、No.5145727(Potts等)、No.5178931(Perkins等)、No.5188885(Timmons等)，這些專利的整個內容已綜合于此供參考。形成這種層壓件時，可以于運動的成形帶上順序地沉積首先是紡粘織物層、然后是熔噴織物層而最后是另一紡粘層，此后再由下述的熱點粘合法粘合這種層壓件。另外也可獨立地制成各織物層，集合成卷并按獨立的粘合步驟結合。
這里所用的詞“聚合物”一般包括但不限于均聚物、共聚物，例如嵌段、接枝、無規和交錯的共聚物、三無共聚物等以及它們的混合物和改性物。此外，除非另加限制，“聚合物”一詞還將包括它們所有可能的分子幾何構型。這些構型包括但不限于等規的、間同立構的和無規的對稱的。
這里所用的詞“機器方向”或MD是指織物在生產中其長度所在的方向，而“橫切機器方向”或CD則是指織物在生產中其寬度所在的方向，即一般垂直于MD的方向。
這里所用的詞“混合物”是指兩種或多種聚合物的混合物，而詞“滲混物”則是指混合物的子類，其中的組份是不溶混的但是是混用的。“可混性”和“不溶混性”定義為對于混合的自由能分別具有負值和正值的混合性質。此外，“混用化”定義為改進不溶混聚合物混合物界面性質使其成為摻混物的方法。
這里所用的詞“超聲粘合”是指所采用的一種工藝，例如美國專利No.43748888(Bornslaeger)所述的，使織物通過集音器與砧輥之間的工藝。
這里所用的詞“點粘合”是指在多個離散的分開區域上粘合層壓件的一層或多層。作為具體的例子，“熱點粘合”可以包括使待粘合的層壓件的一層或多層通過加熱的刻花輥和光滑的壓光輥之間的步驟。刻花輥可用某種方式形成花紋，使得整個織物并不在其整個表面上被粘合，而砧輥通常則具有平的表面。為此，出于功能的功能方面和美觀方面的考慮，已為壓光輥開發了種種花紋。這種花紋的例子之一是具有許多的點，并且是所謂Hansen Pennings或“H&P”花紋，根據美國專利No.3855046(Hansen與Pennings)指出，對于新的花紋有約30％的粘合面積，計約200粘合點/英寸2。H&P花紋具有方形點或針點粘合區，其中每個方形針點的邊長為0.038英寸(0.965mm)、針點間距為0.070英寸(1.778mm)，粘合深度為0.023英寸(0.584mm)。最終形成的花紋在初始時具有約29.5％的粘合面積。另一種典型的點粘合花紋是所謂展開的Hansen Pennings或“EHP”粘合花紋，它在初始時產生約15％的粘合面積，方形針點的邊長為0.037英寸(0.94mm)而針點間距為0.097英寸(2.464mm)，深度為0.039英寸(0.99mm)另一種標號為“714”的點粘合圖案具有這樣的方形針點粘合區，其中各針點的邊長為0.023英寸而針點間距為0.062英寸(1.575mm)，粘合深度為0.033英寸(0.838mm)。這樣形成的花紋在初始時具有約15％的粘合面積。單側花形粘合花紋包括分隔開的菱形重復花紋，這是現有粘結花紋的另一個例子。還有另一種普遍的花紋是C-星形花紋，它在初始時具有約16.9％的粘合面積。這種C-星形花紋具有為流星中斷的橫向條或“燈芯絨”式的設計。其他共用的花紋包括鉆石式的花紋，這種鉆石的花紋重復著并相互錯開，具有約16％的粘合面積；還有一種類似窗屏花紋的絲織花紋，具有約15％的粘合面積。通常，這種百分粘合面積對于織物層壓件可從約5％至約35％之間變化，而粘合點密度為約40-約400點/英寸2。正如本技術中周知的，點粘合能將層壓件的各層保持到一起，通過各層中的紗和/或纖維相粘合而成為整體。
這里所用的詞“血阻擋件”是指較為不易為血透過的織物，亦即能通過ASTM試驗F1670-97中所述血透過試驗。除能阻止血滲透外，還可以要求本發明的膜和/或層壓件起到對細菌、病毒或其他類似生物體的阻擋件的作用。
這里所用的詞“病原體阻擋件”是指較不易為病原體透過的織物，即能通ASTM試驗F-1670-97a所述血載病原體試驗的織物。
這里所用的詞“液位差”是指按以下所述的由毫巴(mbar)測量織物的液體阻擋性質的測量結果。本發明的微孔膜可以具有超過50mbar的液位差，同時，取決于特殊應用的需要，此液位差值可以大于約80mbar、150mbar或甚至于200mbar。
這里所用的詞“可透氣的”是指材料所能透過的水蒸汽氣具有的最低WVTR至少約300g/m2/24hr。織物的WVTR是水蒸汽透過率，它從一個方面是織物穿用時舒適感的指示。WVTR的單位是克/米2/日(g/m2/day)，其可以按下述方式測量。
這里所用的詞“基重”是指膜或其他材料每單位面積的質量，例如每平方米的克數(g/m2)。
這里所用的詞“衣著”是指任何類型的非醫用的可以穿用的衣服。這包括工業工作服裝和衣褲相連的工作服、內衣、褲子、襯衣、茄克衫、手套、短襪、等等。
這里所用的詞“感染控制產品”是指醫用品種如外科用外罩和服裝、面罩、頭罩如膨松帽、外科帽與護罩、鞋襪之類如護襪、靴蓋與拖鞋、創傷衣服、繃帶、殺菌包裹件、揩布、衣著如試驗時外套、背帶式工作褲、圍裾與短外衣、病人床上用品、擔架與嬰兒搖籃單，等等。
這里所用的詞“個人貼身產品”是指尿布、訓練嬰兒小便用褲、吸濕性內褲、成人失禁產品、婦女衛生產品等。
這里所用的詞“防護罩”是指交通工具如轎車、卡車、船舶、飛機、摩托車、自行車、高爾夫球器械裝運小車等用的防水布或罩；常置于戶外如門和窗柵等設備、庭院和公園設備(除草機、旋轉碎土機等)與草坪設備的外罩，以及地板蓋面、桌布和野餐區的地面罩。
這里所用的詞“戶外織物”是指雖非專門而主要是用于戶外的織物。戶外織物包括用于防護罩的織物、帳蓬/車拖活動房屋織物、防雨布、涼篷、天棚、帳棚、農業用織物與戶外衣服如頭罩、工業用工作服和背帶褲、褲子、襯衣、茄克衫、手套、短襪、護襪，等等。
本發明的描述參看圖1，其中所示的本發明的拉伸充填膜/非織造織物層壓件10包括第一膜層12和第一非織造織物支承層14。此層壓件還可以包含另外的膜和/或支承層，例如可以有紡粘/膜層壓件、紡粘/膜/紡粘層壓件、紡粘/膜/膜/紡粘、熔噴/膜/紡粘層壓件等。
膜層12可以由任何至少能沿一個方向拉伸從而能減少膜厚的任何熱塑性膜制成。適用的膜料包括至少三種組份熱塑性聚烯烴聚合物、填料以及單官能受阻酚穩定劑。這些(和其他)組份能混合到一起，加熱然后擠壓成單層或多層膜。這種膜可以由本技術中周知的種種成膜方法之一制成，例如采用鑄膜或吹膜設備制成。所述膜最好是平鑄膜或冷鑄膜。制造拉伸充填膜的方法描述于下述美國專利中，No.4777073(Sheth)、No.5695868(McCormack)、申請系列No.08/929562、申請系列NO.08/854460(Stopper等)以及歐洲專利申請公開Wo96/19346中，這些參考文件中的整個內容已綜合于此供參考。
用來制造本發明的膜的熱塑性聚合物包括但不限于聚烯烴類的均聚物、共聚物以及它們的混合物。舉例來說，“聚烯烴基”膜也適用于本發明，在用于本發明時，一種膜被看作是“聚烯烴基”的時，是當它的不含任何填料的聚合物部分所含的聚烯烴重量至少是此膜中的聚合物總重的50％。可單獨或可結合其他聚合物用作本發明另外的成膜聚合物包括乙烯乙酸乙烯酯(EVA)、乙烯丙烯酸乙酯(EEA)、乙烯丙烯酸(EAA)、乙烯甲基丙烯酸酯(EMA)、乙烯正丁基丙烯酸酯(EnBA)、聚酯(PET)、尼龍、乙烯基乙烯醇(EVOH)、聚苯乙烯(PS)、聚氨酯(PU)、聚丁烯(PB)與聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)。但最好主要是線性聚合物如乙烯、丙烯、1-丁烯、4-甲基戊烯、1-己烯、1-辛烯等的聚合物以及它們的共聚物和混合物。此外，適用的聚合物還可包括烯屬聚合物，它們是多步反應劑產物，其中無定形的乙烯丙烯無規聚合物以分子形式分散于主要是半結晶高聚丙烯單體/低乙烯單體連續基質中。在最佳實施例中，是把乙烯和/或丙烯的聚合物用于這種薄膜中；例子包括但不限于線性低密度聚乙烯(LLDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚烯烴塑料和乙烯-丙烯彈性體混合物。
除熱塑性聚合物外，這種薄膜還包括填料以在薄膜拉伸時賦予其可透氣性。這里所用的“填料”包括這樣的粒料和其他形式的材料，它們能添加到這種膜的聚合物擠壓混合物中而對擠壓成的膜無化學干擾或不利影響，此外還能均勻地分散到整個薄膜內。一般，這種填料為粒狀形式，平均粒度為約0.1-10微米，最好約1-約4微米。這里所用的詞“粒度”描述的是填料粒的最大直徑或最大長度。有機和無機填料都是可以用于本發明中的，只需它們不干擾成形過程和/或接續的層壓過程。填料的例子包括碳酸鈣(CaCO3)、各種粘土、二氧化硅(SiO2)、氧化鋁、硫酸鋇、碳酸鈉、滑石、硫酸鎂、二氧化鈦、沸石、硫酸鋁、纖維類型粉末、硅藻土、石膏、硫酸鎂、碳酸鎂、碳酸鋇、高嶺土、云母、碳、氧化鈣、氧化鎂、氫氧化鎂、木漿粉、木材粉、纖維素衍生物、聚合物粒料、甲殼質與甲殼質衍生物。在一實施例中，這種填料粒可以是磨碎的碳酸鈣。這種填料粒可以以脂肪酸涂層，例如用山崳酸或硬脂酸，它們有助于粒料(松散的)自由流動和易于使它們分散到聚合物內。這種膜通常含有按膜層總重計至少為30％而更好是約40-70％的填料。
通過在擠壓前可給基礎聚合物添加單官能的受阻酚，可以獲得改進了特性和拉伸性質的膜。在這一方面，意外地驚奇發現單官能受阻酚穩定劑顯著地改進了充填膜的伸展特性，例如能改進充填膜在拉伸到“變白”時對缺陷的容許能力。這里所謂的膜的“變白”是指膜的這種不透光性，其中從半透明開始，當由于填料粒的取向和薄膜中形成的微孔使光衍射而成為均勻的不透光。“變白”點一般是在延伸到破裂時的50-約90％的范圍實現的。
受阻酚是指塑料工業中用作抗氧化劑的一類穩定劑。在本發明中，最好采用具有伸展的碳鏈的色滿衍生物，例如生育酚(維生素E)，包括α生育酚或2，5，7，8-四甲基-2-(4′，8′，12′-三甲基十三基)-6-色滿。適用的生育酚填加劑可購自Ciba Specialty Chemicals ofTerrytown，N.Y.商品名IRGANOX E 17(以前可購自Hoffmon-LaRoche，Inc.of Paramus，N.J.，商品名RONOTEC Dry 17)以及IRGANOX E217 DF。其他適用的受阻酚包括IRGANOX 1076，可購自Ciba Specialty Chemicalsof Terrytown。N.Y.IRGANOX 1076，是十八烷基3，5-二叔丁基-4-羥基氫化肉桂醛。在擠壓之前最好在基礎聚合物中添加約100-1000ppm(相對于膜總重的每百萬部分)而尤為最好是約100-約600 PPM的單官能受阻酚。
可以于膜的擠出物中添加粘合劑如增粘劑。有關的粘合劑和/或增粘樹脂已描述于授予Kieffer等的美國專利No.4789699中，其整個內容已綜合于此供參考。本發明的粘合劑是用來將膜和非織造層在低溫下粘合。粘合劑的例子包括氫化烴樹脂例如REGALREZ系列增粘劑，可購自Hercules，Inc.of Wilmington，Delaware.REGALREZ增粘劑是高度穩定的低分子量的非極性樹脂。REGALREZ 3102、1094是適用于本發明的粘合劑的具體例子。其他的適當粘合劑的例子包括以下所述、ARKON P系列樹脂，其是合成的增粘樹脂，由Arakawa Chemical(U.S.A.)Inc.ofChicago Illinois根據石油烴樹脂制成；ZONATAC樹脂，其屬增粘劑，它包括軟化點約為105℃的萜烯烴，由Arizona Chemical Company ofPanama City，Florida制造，EASTMAN 1023PL樹脂，其是無定形聚丙烯增粘劑，可購自Eastman Chemical Company Longview，Texes；無定形聚α烯烴例如REXTAC，其可購自Huntsman Corporation of Salt lakeCity.UT，又例如VESTOPLAST，其可購自德國的Hüls AG of Marl。
至于粘合劑的其他例子，一般地包括有但不限于聚酰亞胺，乙烯共聚物如乙烯乙酸乙烯酯(EVA)、乙烯丙烯酸乙酯(EEA)、乙烯丙烯酸(EAA)、乙烯甲基丙烯酸酯(EMA)與乙烯正丁基丙烯酸酯(EnBA)、木松香及其衍生物、烴樹脂、多萜烯樹脂、無規聚丙烯和無定形聚丙烯。還包括主要是無定形乙烯丙烯共聚物，周知有乙烯-丙烯橡膠(EPR)和一類稱之為韌化聚丙烯(TPP)以及烯烴類聚合物。這里的EPR用機械方法或以分子形式，通過反應器內多級聚合而分散聚丙烯或聚丙烯/聚乙烯混合物中。
應知上面列出的粘合或增粘劑只是用于說明目的而無限制本發明之意。一般，這種粘合劑將占膜總重約2-約20％。雖然在上述范圍之外的重量百分比也可使用，但當此百分比較高時，膜的透氣性就會受到影響而這對于個人貼身制品的衣著一般是不希望的。
此外，與膜的成形過程、拉伸和任何繼后的層壓步驟相匹配的其他添加劑，也可用于本發明。例如為使所述的膜具備所需的特性可以添加其他一些添加劑，如熔體穩定劑、處理穩定劑、熱穩定劑、光穩定劑、熱陳化穩定劑以及本技術中周知的其他添加劑。一般地說，亞磷酸酯穩定劑(例如IRGAFOS，可購自Ciba Specialty Chemicals of Terrytown，N.Y；DOVERPHOS，可購自Dover Chemical Corp.of Dover Ohio)是典型的熔體穩定劑，而受阻胺穩定劑(例如CHIMASSORB，可購自Ciba SpecialtyChemicals of Terrytown，N.Y.)是有代表性的熱與光穩定劑。
如上所述，這種膜可以用內行人士周知的方法形成。將熱塑性聚合物、填料、單官能受阻酚與其他有選擇的添加劑按前述適當的比例混合；加熱然后擠壓成膜。一般地說，這種膜一旦形成后最好使所具有的基重小于約每平方米100克(100g/m2)。然后將此膜沿至少一個方向拉伸，如本技術中周知的例如用機器方向定向器(MDO)。MDO單元可以購自Marshalland William Company of Providence，Rhode Island和其他公司。MDO單元有多個拉伸輥，它們沿機器方向逐漸地拉伸和減薄此膜。此外，這種膜可以在單一連續區或在多個不同的區拉伸。經拉伸和減薄后，拉伸充填的膜的基重最好小于約50g/m2而尤為更好是約10-35g/m2。
作為拉伸與減薄處理的結果，這種膜的不透光性發生了變化。通常，在形成時，此膜是較為透明的，但經拉伸后便成為均勻地不透光。如已指出的。此膜于拉伸過程成為定向膜。為使拉伸的膜具有所需的可透氣性，此膜沿一個方向至少應拉伸到其原有長度的2倍。通常，未拉伸的膜應拉伸到其原有長度的2-約7倍，以達到變白點并賦予其所需的透氣性水平。但是，為賦予所需透氣性而需要的拉伸程度將隨聚合物組成、膜的初始厚度以及填料的類型和數量而變化。此外，這種膜也可以沿橫切機器方向拉伸或取雙軸向拉伸。
本發明的拉伸減薄的微孔膜可供多方面的應用，包括用于衣著、感染控制產品，個人貼身產品、戶外用織物、防護罩和其他制品或是具有阻擋性質的織物。此外，本發明的拉伸減薄微孔膜能夠提供優越的阻擋性質，例如這種微孔膜能夠具有超過80mbar的液位差以及能用作血阻擋層和/或病原體的阻擋層。通常，這種可透氣膜將疊層到一個或多個支承層例如非織造織物、紗布、織造織物、泡沫塑料和其他可透氣材料上。理想的支承層可以包括粘合/粗梳短纖維、紡粘纖維、熔噴纖維的可透氣非織造品以及采用它們的多層層壓件。這種膜與支承層可以用本技術中周知的方法進行層壓，這包括但不限于熱粘合、超聲粘合和粘合劑粘合。理想上，熱粘合是用熱點粘合實現，這時的粘合花紋總的粘合面積小于織物表面積的約35％，更為理想的是，這種粘合面積為約5-25％。此外，正如本技術中周知的，粘合劑可以用非連續的方式或花紋涂布到膜和/或支承層上。用來形成這種透氣膜/支承層層壓件的適當方法公開于美國專利No.5695868和共同轉讓的美國專利申請No.08/777365(1996年12月27日提交)和08/359986(1994年12月20日提交)，它們的整個內容已綜合于此供參考。
這樣，業已證明，本發明的充填式膜與其他的充填式膜相比具有相當多的工藝方面的優點和特點。例如，這種擠壓物簡化了擠壓機口模的安裝工作同時形成了聚合物分布較好的膜(即具有更均勻的CD膜厚)。拉伸充填膜通常包含有不均勻性例如聚合物凝膠、粒狀污染物、填料聚集體以及不均勻的聚合物分布。但是，對于這種膜的許多應用來說，上述不均勻性關系甚微，然而當膜的厚度減小時，這種不均勻性造成的潛在問題就會加大。當拉伸時，膜厚的差別和/或膜內的其他不均勻性一般會造成撕破形狀的區域或“尾部”，它們沿MD而形成于這種不均勻性的任一側的周圍。這種尾部隨著拉伸的程度成比例地加劇，常常在膜料中造成極薄的弱區或缺口。在此方面已然發現，本發明的膜則較能容許(拉伸前)在其中存在的不均勻性，因而能在較大的程度上避免膜中的弱區和/或缺口。此外，由于從模具中改進了拉伸或流動特性，這種拉伸減薄膜還可以有更均勻的厚度。再有，本發明的擠出物改進了熔體流率的穩定性，減少了整體的不均勻性和降低了因溫度引起的不均勻性，從而能允許較高的熔體溫度從而能取得較大的產量。另外，這種拉伸減薄膜的性質具有較高的峰值載荷和延伸負荷，這就是說一般地獲得了“較韌性的”膜。這樣，與現有的拉伸充填膜相比，本發明的膜及其制造方法給出了更多的優點。
試驗基重可以根據聯邦試驗法NO.191A/5041測定各種材料的基重。試樣材料的試樣尺寸為15.24cm×15.24cm，對每個材料至少求出三個值再平均。
WVTR試樣材料的水蒸汽透過率(WVTR)可以根據下述的改進的試驗ASTM標準E96-80計算。從各個試樣材料上裁切出直徑為3英寸的圓形試樣，對比材料則是一片CELGARDTM2500膜，它購自Hoechst CelaneseCorporation of Sommerville，New Jersey。CELGARDTM2500膜是微孔聚丙烯膜。對各種材料都準備了三個試樣。試驗皿為NO.60-1揮發度計盤，購自Thwing-Albert Instrument Company ofPhiladelphia，Pennsylvania。在各揮發度計盤中注入100ml的水，然后將試驗材料和對比材料的各個試樣跨置于各個盤的敞開的頂部上。緊固擰入式凸緣沿盤的邊緣形成密封，讓相關的試驗材料或對比材料在6.5cm直徑的具有約33.17cm2暴露面積的圓內與環境溫度接觸。將此盤放入100°F(32℃)的強制通風爐約1小時至平衡。這種爐是恒溫爐，有外部空氣循環通過其中以防水蒸汽集聚于其內。適用的強制通風爐例如有Blue MPower-O-Matic 60爐，可購自Blue M.Electric Company of BlueIsland，Illinois。在達到上述平衡結果后將此盤從爐中取出，稱重后立即退回到爐內。經24小時后，再次從爐中將盤取出并稱重。用下述公式(1)計算初步試驗的水蒸汽透過率值(I)試驗的WVTR＝(重量損耗的克數24小時以上)×315.5克/米2/24小時 (1)爐內的相對溫度未作特別控制.在預設的100°F(32℃)和環境相對濕度的狀態下，CELGARDTM2500對比材料的WVTR已確定為5000克/米2/24小時。因此，此對比試樣用于各次試驗中，而用下述公式(II)將初步試驗值校正到設定條件(II)WVTR＝(試驗WVTR/對比WVTR)×(5000克/米2/24小時)上述試驗適用于測定高達約3000克/米2/日的織物的WVTR。為了測定超過3000克/米2/24小時(g/m2/24hr)的WVTR。最好采用其他試驗系統，例如PERMATRAN-W 100K水蒸汽滲透分析系統，可購自ModernControls，Inc.(MOCON) of Minneapolis，MN。
液位差測度織物的液體阻擋性質的一種方法是液位差試驗。液位差試驗測定織物在液體通過之前所能支承水位的高度或水壓值(mbar)。具有較高水位差讀數的織物即表明它與具有較低液位差的織物相比，對于液體的滲透有更大的阻擋力。液位差試驗可以根據聯邦試驗標準191A，方法5514進行。液位差的數據也可以用類似于上述聯邦試驗標準方法作下述修正后取得。這種液位差也可以用購自Marl Enterpreses，Inc.ofConcord，NC的靜壓頭測試議進行測定。試樣承受標準化的水壓，以恒定的速率增加，直至在三個不同的區域于織物的表面上出現了第一次漏泄跡象(與夾具相鄰的邊緣處漏泄忽略不計)。對薄的織物和/或材料例如薄膜則加以支承以防試樣的滲透破壞。
峰值負荷峰值負荷測量織物的峰值或破裂負荷，此種負荷以克為單位測量。在峰值負荷試驗中，用兩個各有一對爪而每個爪有一個與試樣接觸的面的夾具將材料保持于同一平面內，通常是沿垂向分開3英寸并按規定的延伸率移離開。為求得峰值負荷值，所用試樣的尺寸為3英寸×6英寸，爪面尺寸為1英寸高×3英寸寬，取300mm/min的恒定延伸率。這項試驗中可采用Sintech 2試驗機，其可購自SintechCorporation，1001 Sheldon Dr.，Cary，NC 27513；the Instron Model，TM，可購自Instron Corporation，2500 Washington St.，Canton，MA 02021；或是Thwing-Albert Model INTELLECT，II；可購自Thwing-AlbertInstrument CO.，10960 Dutton Rd.，Philadelphia；PA 19154.所報導的結果是作為三個試樣的平均值，可以由沿橫向(CD)或機器方向(MCD)的試樣來進行。
例子采用的60g/m2的母體膜按重量計包括；60％的FILMLINK 2029 CaCO3，購自English China Clays；23.5％的Union Carbide不穩定的6D82(7MFR丙烯/乙烯共聚物，含有約5.5％乙烯)；12.5％Montell不穩定的X11395-49-1(5 MFR Catallog共聚物)和4.0％Montell不穩定的X11395-49-2(10 MFR Catalloy共聚物)。對于上述母體混合物添加了下述表1中給出的不同量的各種主與副穩定劑。所含的主穩定劑為Ciba-Geigy工RGANOX 1076或Ciba-Gergy IRGANOX E17。所含副穩定劑為Ciba-GeigyIRGAFOS 168，DOVERPHOS S-9228以及/或者受阻的胺光穩定劑CHIMASSOORB 119。所有包括穩定劑的混合物組份都是在薄膜制造步驟前混合好的。
這種復合物具3.32MFR(230℃)和1.49g/cm3的密度。這種膜是在吹制膜生產線上按13磅/英寸/小時(lb/inch/hr)的速率于414°F的熔化溫度生產，產品厚1.5mil。將這樣形成的已充填膜在未拉伸下卷繞，輸送給離機的機器方向取向器(MDO)。此膜于該MDO中分幾個階段于加熱到185°F的輥之間拉伸，然后于210°F下退火。最終的拉伸比是其原有長度的3.4倍而最終厚度約為0.5mil。此MDO的輸出速度設定為600英尺/分鐘。拉伸減薄膜這時已是均勻不透光的，再通過按MDO出口速度80％運行的熱點粘合機，粘合機中有刻花輥和隆起的光滑砧輥的輥隙，形成具有17g/m2熱點粘合聚丙烯紡粘織物的整體式層壓件。最終所得的層壓件包括許多均勻分開的凹坑，它們是由此刻花輥的隆起花紋于進行熱粘合之處形成的。這種粘合花紋是“C-星形”花紋，它們產生約15％的粘合面積。
表1<
對上述例子來說，“缺陷”是指面積等于或大于0.0027英寸的孔。缺陷的等級可以通過比較拉伸膜的每100碼2的開口面積(孔)的英寸2來確定，并且可以由目測觀察或自動攝影系統計算。為了幫助目測計算，可在分析膜時于其后設置光源。在采用了IRGANOX E 17穩定劑后顯著地減少了拉伸充填膜中的缺陷。IRGANOX 1076同樣能降低缺陷等級，但與包含IRGANOX E 17的拉伸充填膜相比則有較多的缺陷。這兩種單官能的受阻酚穩定劑比未作穩定控制的有著顯著低的缺陷。此外，由單官能受阻酚制成的拉伸充填微孔膜同樣還提高了韌性，例如有較高的峰值負荷以及較均勻的膜厚和/或基重。在這個方面，基重在整個膜上的變化(g/m2)如上所示已有改進，膜的各段的基重相對于膜的平均基重的標準偏差降低了。
雖然在此作為參考綜合了種種專利與其他參考文獻，但這里所寫的說明書控制到使綜合的材料與此所寫說明書中的材料不存在有任何的一致性。此外，這里雖然給出了各種范圍，但這種范圍意味著包括其中的各個和每一個子范圍。例如范圍100-1000這樣也就包括了101-1000，101-999，101-998，等等。此外，雖然本發明業已相對于其具體實施例作了詳細的描述，特別是通過其中的例子作了詳細的說明，但內行的人士在不脫離本發明的精神與范圍的前提下是可以作出種種變型、改進與其他變更的。為此，應將所有這類改進、變型與其他變更視作為它含在這里的權利要求書之內。
權利要求
1.一種拉伸減薄膜，它包括約30-70％重量的熱塑性聚合物；約30-70％重量的平均粒度小于約10微米的填料；和約100-1500ppm的單官能受阻酚；其中此拉伸充填膜是可透氣的阻擋膜。
2.如權利要求1所述的拉伸減薄膜，其中，所述單官能受阻酚包括生育酚。
3.如權利要求1所述的拉伸減薄膜，其中，所述單官能受阻酚包括2，5，7，8-四甲基-2-(4′，8′，12′-三甲基十三基)-6-色滿。
4.如權利要求2所述的拉伸減薄膜，其中，所述生育酚存在于所述膜中的量為約100-1000ppm。
5.如權利要求4所述的拉伸減薄膜，其中，所述生育酚存在于所述膜中的量為約100-600ppm。
6.如權利要求4所述的拉伸減薄膜，其中，所述熱塑性聚合物包括聚烯烴及其混合物以及共聚物。
7.如權利要求4所述的拉伸減薄膜，其中，所述熱塑性聚合物包括選自聚乙烯和聚丙烯兩者的混合物或共聚物。
8.如權利要求7所述的拉伸減薄膜，其中，所述填料包括碳酸鈣粒料且其中所述膜具有基重小于約35g/m2、峰值負荷大于15磅、WVTR大于約300g/m2/24小時。
9.如權利要求6所述的拉伸減薄膜，其中，所述膜具有的基重小于約35g/m2和WVTR大于約300g/m2/24小時。
10.一種可透氣阻擋層織物的制造方法，此方法包括形成膜的擠出物，它包括約30-70％重量的熱塑性聚合物；約30-70％重量的平均粒度小于約10微米的填料；以及約100-1000ppm的單官能受阻酚；加熱所述膜，且沿至少一個方向拉伸所述膜，形成WVTR超過300g/m2/24小時的微孔膜。
11.如權利要求10所述的方法，其中，所述填料膜是沿單一方向拉伸到破裂時延伸率為約50-約90％。
12.如權利要求10所述的方法，其中，所述填料膜是沿機器方向單軸向地拉伸到其原有長度至少2.5倍，且其中此拉伸充填膜具有的WVTR至少為1500g/m2/24小時。
13.如權利要求10所述的方法，其中，所述單官能受阻酚包括生育酚。
14.如權利要求10所述的方法，其中，所述單官能受阻酚包括2，5，7，8-四甲基-2-(4′，8′，12′-三甲基十三基)-6-色滿。
15.如權利要求13所述的方法，其中，所述生育酚存在于所述膜擠出物中的量為約100-600ppm。
16.如權利要求13所述的方法，其中，所述熱塑性聚合物包括聚烯烴及其混合物以及共聚物。
17.如權利要求13所述的方法，其中，所述熱塑性聚合物包括選自聚乙烯和聚丙烯兩者的混合物或共聚物。
18.如權利要求17所述的方法，其中，所述填料包括粒狀碳酸鈣。
19.如權利要求17所述的方法，其中，所述填料膜經充分拉伸，其中此拉伸填料膜具有小于約35g/m2的基重和超過1500g/m2/24小時的WVTR。
20.如權利要求19所述的方法，其中，所述方法還包括將所述膜層壓到非織造織物上的步驟。
全文摘要
一種通過擠壓制備出可透氣的微孔膜,此膜包括約30—70%重量的熱塑性聚合物;約30—70%重量的平均粒度小于約10微米的填料;及約100—1000PPM的單官能受阻酚例如α生育酚,然后將此充填膜沿至少一個方向充分地拉伸成使其中形成細孔的網絡并具有超過300g/m
文檔編號C08K5/1545GK1259153SQ98805723
公開日2000年7月5日 申請日期1998年3月27日 優先權日1997年4月2日
發明者S·R·施托普埃爾, R·L·雅各布斯 申請人:金伯利-克拉克環球有限公司